Đề thi chọn học sinh giỏi Lớp 12 THPT môn Vật lí - Năm học 2008-2009 - Sở Giá dục-Đào tạo Thái Bình (Có đáp án)

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH
ĐỀ CHÍNH THỨC
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2008-2009
Môn thi: VẬT LÝ
Thời gian làm bài: 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1. (3 điểm)
1. Một chiếc bàn tròn nằm ngang quay quanh một trục thẳng đứng đi qua tâm chậm dần đều, kể từ lúc bắt đầu khảo sát bàn quay được ba góc bằng nhau liên tiếp j1 = j2 = j3 = j rồi dừng lại. Biết thời gian bàn quay hết góc thứ hai là t2 = 1s .Tìm thời gian bàn quay hết góc j1, thời gian bàn quay hết góc j3.
2. Lúc 12 giờ trưa kim phút và kim giờ của đồng hồ trùng nhau. Hỏi lúc mấy giờ hai kim này:
a) Vuông góc với nhau lần đầu.
b) Thẳng hàng với nhau lần đầu.
c) Trùng nhau lần thứ hai.
Câu 2. (4 điểm) Một quả cầu nhỏ kim loại khối lượng m=250g được tích điện với điện tích q = +3,75.10- 4 C, quả cầu này được gắn với một lò xo lí tưởng có độ cứng K=250N/m, lò xo cách điện với quả cầu và treo thẳng đứng trong điện trường đều, có phương thẳng đứng chiều hướng xuống, E = 10 4 V/m. Bỏ qua: ma sát, lực cản môi trường. Cho g = 10m/s2 = p2m/s2.
a) Tính độ giãn của lò xo khi con lắc cân bằng trong điện trường.
b) Kéo quả cầu thẳng đứng xuống dưới để lò xo dãn ra 3,5cm rồi thả nhẹ. Chọn hệ tọa độ có phương thẳng đứng gốc 0 là vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, t = 0 là lúc thả quả cầu. Chứng minh quả cầu dao động điều hòa. Viết phương trình dao động của quả cầu.
c) Giả sử quả cầu về đến vị trí cân bằng thì điện trường đột ngột bị mất. Tính biên độ dao động của con lắc sau khi điện trường mất.
Câu 3. (3 điểm) Hai nguồn âm S1 và S2 cố định ở các vị trí x0 và –x0 trên trục OX. Các nguồn phát âm có cùng biên độ, cùng tần số và cùng pha. Tần số của mỗi nguồn có thể thay đổi từ 175HZ đến 625HZ nhưng hai nguồn luôn phát cùng tần số. Cho biết vận tốc âm trong không khí là 340m/s và x0 = 0,85m.
Với những tần số nào của hai nguồn để cường độ âm là cực tiểu tại các điểm trên trục OX có x > x0 .
Viết phương trình dao động của điểm nằm trên đoạn S1S2 trong khoảng hai nguồn (theo x và t).
Với những tần số trong câu a thì tại những điểm nào trên đoạn S1S2 trong khoảng hai nguồn âm có cực tiểu.
C1
C2
C3
L1
L2
+
Q0
-
K
A
B
Câu 4. (3 điểm) Cho mạch điện như hình vẽ, điện dung: C1 = C, C2 = 2C, C3 = 3C độ tự cảm của cuộn dây: L1 = L2 = L. Điện trở thuần của cuộn cảm và dây nối không đáng kể. Lúc K mở, thì C1 được tích điện đến Q0, qua các cuộn dây không có dòng điện, các tụ C1, C2 không được tích điện.
 Chọn mốc thời gian là lúc đóng khóa K. Hãy tìm biểu thức điện áp giữa hai điểm A và B và cường độ dòng điện chạy qua các cuộn dây theo thời gian.
Câu 5. (4 điểm) Đoạn mạch M N có các linh kiện: Điện trở thuần, cuộn cảm và tụ điện mắc nối tiếp, P là một điểm trên MN.
a) Biết uMP = cos (V), uPN = cos(1000t - p) (V). Tìm biểu thức uMN (t).
b) Cho biết cường độ dòng điện qua MN là i = 10 -3sin 1000t (A) trong trường hợp này có thể viết: 
	i =, i = được không? (trong đó uMP, uPN là giá trị tức thời của đoạn mạch MP và đoạn mạch PN, ZMP , ZPN lần lượt là tổng trở của đoạn mạch MP và PN).
c) Giữ nguyên các linh kiện trên MN thay đổi tần số góc của dòng điện bằng 2000rad/s thì biểu thức của i, uMP , uPQ như sau: i = 10- 3cos(A), uMN = sin(V), uPN = sin(V). Tìm uMN (t).
d) Trên đoạn MP, PN có những linh kiện gì? Xác định độ lớn của chúng, vẽ sơ đồ đoạn mạch MN.
Câu 6.(3 điểm) Cho đoạn mạch gồm tụ điện và ống dây mắc nối tiếp, đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u = 100cos(wt )(v) thì điện áp hiệu dụng trên cuộn dây là U1 = 130V, điện áp hiệu dụng trên tụ điện là U2 = 70V.
a) Tính ZL theo ZC .
b) Mắc nối tiếp với tụ điện và cuộn dây trên một điện trở thuần R0 = 50W rồi đặt vào hai đầu mạch gồm tụ điện, cuộn dây và điện trở R0 vào điện áp xoay chiều trên thì điện áp hiệu dụng trên tụ là U3 = 14(V), cho L = H, tìm tần số w của dòng điện và điện dung của tụ điện.
Họ và tên thí sinh:......................................................................... Số báo danh:...................
SỞ GIAO DỤC - ĐÀO TẠO
THÁI BÌNH
------
ĐỀ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2008-2009
 Hướng dẫn chấm môn thi: VẬT LÝ 12
Thời gian làm bài 180 phút (không kể thời gian giao đề)
Câu 1
3 điểm
1.(1,5đ)
2( 1.5đ)
Gọi lần lượt là tốc độ góc của bàn ở thời điểm bắt đầu khảo sát,cuối góc quay ,còn cuối góc quay thì = 0
Vật quay chậm dần đều tacó 
Chọn gốc tọa độ là lúc 12 giờ trưa chiều dương là chiều quay của kim đồng hồ ta có góc quay được của mỗi kim sau thời gian t là:
Kim giờ : ,kim phút 
a) Hai kim vuông góc với nhau lần đầu khi các kim cđ được thời gian t1
-==> t1= 0,25.=16,36 phút hay thời điểm 12h 16,36 phút
b) Hai kim thẳng hàng với nhau lần đầu khi các kim cđ được thời gian t2
-==> t2 =32,72 phút hay thời điểm 12h 32,72 phút
c) Hai kim trùng với nhau lần thứ 2 khi các kim cđ được thời gian t3
-=2=> t3 = 65,44phút hay vào thời điểm 13h5,44 phút 
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Câu 2
4 điểm
0,5đ
b.1.75đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,5 đ
c. 1đ
0,25 đ
0,25 đ
0,5 đ
Câu 3
3 điểm
a. 1đ
0,5 đ
0,5 đ
b. 1đ
0,5 đ
0,5 đ
c. 1đ
0,25đ
0,25đ
0,5 đ
Câu 4
3 điểm
a. 1 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
0,25 đ
c. 2 đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
0,5đ
Câu 5
4 điểm
a.1đ
b.1đ
c. 1đ
ở thời điểm bất kì ta có uMN = uMP+uPN = cos +cos(1000t -p)
= sin(1000t) – cos(1000t) = 2[0,5 sin(1000t) – cos(1000t)]
=2 sin(1000t -) (V) 
UMP cùng pha với i => có thể viết i =
UNP không cùng pha với i nên o thể viết i = 
ở thời điểm bất kì ta có uMN = uMP+uPN =sin+ sin = 2 sin
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
0,5 đ
d.1,5đ
Xét đoạn mạch MN khi = 1000 rad/s thì uMP cùng pha với i 
Điều này chứng tỏ trong mạch chỉ có điện trở thuần hoặc trong mạch có cả R,L,C nhưng xẩy ra hiện tượng cộng hưởng
Nhưng khi= 2000 rad/s thì uMP lệch pha với i
* vậy đoạn mạch phải chứa R,L,C
*và khi = 1000 rad/s thì uMP cùng pha với i và trong đoạn mạch MP có công hưởng ZMP= R = = 1000
1000L = (1)
khi= 2000 rad/s thì uMP lệch pha với I ta có 
tan =
2000L -= (2) từ (1) (2) => 
C = =1,5F=2,6
L =H = 0,3849H ..
* Khi = 1000 rad/s thì uPN trễ pha với i một góc => đoạn mạch PN chỉ có hai khả năng : * Đoạn mạch chỉ có tụ C/ 
 * hoặc đoạn mạch có cuộn dây thuần cảm L/ và tụ C/ nhưng 
L/ ZL/ -ZC/ ==1000
1000L/ -= -1000 (3) 
Khi = 2000 rad/s thì 2000L/ -=(4) giải (3)và (4) ta được C/ =
R
L
M
L/
P
C
N
C/
L/ == 1,35 (H)
Sơ đồ mạch điện 
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25đ
0,25
0,25
Câu 6
3 điểm
0.5 đ
1,0đ
0. 5 đ
1,0đ